Определение фотофизических параметров фитопланктона методом нелинейной лазерной флуориметрии

• Автор: Маслов, Дмитрий Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил

Оглавление

Принятые сокращения

Введение

Глава 1. Флуоресценция фитопланктона (обзор литературы)

1.1. Флуоресценция фитопланктона

1.1.1. Первичные процессы фотосинтеза

1.1.2. Механизмы возникновения флуоресценция фитопланктона

1.1.3. Механизмы тушения флуоресценции. Кривая индукции

флуоресценции

1.2. Флуоресцентные методы диагностики фитопланктона

1.2.1. Метод Pump and Probe
1.2.2. Метод Fast Repetition Rate
1.2.3. Метод Pump during Probe
1.2.4. Метод Pulse Amplitude Modulation
1.3. Метод нелинейной флуориметрии фитопланктона
1.3.1. Особенности флуоресценции фитопланктона при
возбуждении 10-наносекундными лазерным импульсами
1.3.2. Метод нелинейной флуориметрии
1.3.3. Модель формирования флуоресцентного отклика
фитопланктона при 10-наносекундном лазерном возбуждении
Глава 2. Трёхпараметрическая модель формирования флуоресцентного отклика фитопланктона при 10-наносекундном импульсном лазерном
возбуждении
Введение
2.1. Сечение возбуждения молекул хлорофилла-а <у и эффективное
время жизни возбужденного состояния молекул хлорофилла-а т
2.2. Выбор значений параметров модели
2.3. Численный расчет а
2.4. Аналитическое выражение для сг

2.5. Численный расчет т
2.6. Аналитическое выражение для т
2.7. Обсуждение результатов
Глава 3. Теоретическое исследование эффекта насыщения флуоресценции фитопланктона при импульсном лазерном
возбуждении
Введение
3.1. Насыщение флуоресценции комплексов с высокой локальной
концентрацией молекул сложных органических соединений
3.1.1. Общие положения (по литературе)
3.1.2. Насыщение флуоресценции комплексов с высокой локальной концентрацией молекул сложных органических соединений при возбуждении лазерными импульсами с прямоугольным
распределением фотонов во времени и поперечном сечении пучка
3.2. Насыщение флуоресценции фитопланктона при возбуждении
10-наносекундными лазерными импульсами
3.3. Влияние пространственно-временного распределения возбуждающего лазерного импульса на кривую насыщения
флуоресценции фитопланктона
3.4. Решение обратной задачи нелинейной флуориметрии
фитопланктона
Глава 4. Получение экспериментальных кривых насыщения
флуоресценции фитопланктона
4.1. Экспериментальная установка
4.2. Методика получения кривых насыщения флуоресценции
фитопланктона
4.3. Определение параметра А из экспериментальных кривых
насыщения флуоресценции фитопланктона
4.3.1. Определение параметра А водоросли Ткайаььюзгга Weisflogii,
находящейся в состоянии с открытыми реакционными центрами
4.3.2. Оценка ошибки определения параметра А

4.3.3. Оценка сверху параметра В водоросли ТкаИамюта Weisflogii, находящейся в состоянии открытыми
реакционными центрами
4.3.4. Влияние функционального состояния фитопланктона на
параметра А
4.4. Сопоставление значений параметра А с литературными данными
Глава 5. Дистанционное зондирование прибрежной акватории лидаром
берегового базирования
Введение
5.1. Учет ветрового волнения
5.1.1. Модель ветрового волнения (по литературе)
5.1.2. Зависимость коэффициента возврата от угла зондирования
5.1.3. Расчет эхо-сигнала при дистанционном лазерном
зондировании
5.1.4. Натурные эксперименты
5.2. Исследование возможности применения метода нелинейной флуориметрии фитопланктона при дистанционном лазерном
зондировании
5.2.1. Расчет эхо-сигнала при дистанционном лазерном
зондировании с учетом насыщения флуоресценции фитопланктона
5.2.2. Полученные результаты и их обсуждение
Выводы
Литература

При выборе значений скоростей дезактивации возбуждений реакционными центрами, находящимися в различных состояниях, р, мы столкнулись с определенными трудностями. Достоверные сведения есть только о скорости захвата возбуждений открытыми РЦ-ми рр согласно [2,20-23] время жизни возбужденного состояния молекул Хл-а равно *300 пс, если все РЦ открыты. В расчетах будем использовать значение р1=3х109 с'1.
Относительно соотношения скоростей захвата возбуждений открытыми и закрытыми РЦ р! и рз литературные данные противоречивы. Некоторые авторы [21,22] полагают, что эти скорости равны, то есть рщрз. Однако в последнее время появились результаты [68,69], говорящие о том, что скорость захвата возбуждений закрытыми РЦ-ми рз в несколько раз меньше рь В расчетах мы будем использовать значение рз=р1=ЗхЮ9 с'1.
Крайне мало сведений существует относительно скоростей дезактивации возбуждений РЦ-ми в промежуточных состояниях: рг и р4. В работе [58], было показано, что скорости захвата возбуждений РЦ-ми в состояниях Р1<За, Р+1Ц] равны (р^рг), а скорость
дезактивации возбуждений состоянием Р+^а в 2 раза меньше скорости захвата состоянием Р+1~(3[. В расчетах мы будем полагать, что р2=р1=3х109 с’1. Ниже, в пункте 4.3.1 будет показана оправданность такого предположения. Значение р4 возьмем равным рз/2: р4=1,5х109 с'1.
Скорость рг возьмем равной 5x101* с’1, так как имеются сведения о том, что время рекомбинации зарядов в состоянии Р+1С>~ *2 не [2]. Отношение По/Ыо возьмем равным 100 [14]. Вероятность % возврата возбуждений, возникших при рекомбинации зарядов в закрытых РЦ, обратно в антенну возьмем равной 0,75. В пункте 2.3.7 будет рассмотрено влияние скорости рекомбинации рг, параметров По/Т^ и а также соотношения скоростей
рз/р4 на значение эффективного времени жизни х и его зависимость от Е.
Максимальную скорость синглет-синглетной аннигиляции возбужденных состояний молекул Хл-а выберем исходя из следующих соображений. Локальная концентрация молекул Хл-а *0,1ч1 М, что соответствует значению По*6х1019-ь6х102° см'3. Константа скорости синглет-синглетной аннигиляции у«10'9+10'8 см3с-1 [1,2,60]. В расчетах будем использовать значение уп0=Ю12 с'1.
Будем рассматривать поведение параметров иитв диапазоне плотностей потока фотонов р=1018-й026 см'2с''. Значение длительности лазерного импульса будем брать равным 10 не.